標準ＴＴＬだけ（！）でCPUをつくろう！（組立てキットです！）
(ホントは７４ＨＣ、ＣＭＯＳなんだけど…）
やっと（！）MYCPU80の改良型基板製作に着手しました！！
［第８４５回］
●ＢＵＳＲＱスイッチ
ＭＹＣＰＵ８０をお持ちの方はご存知ですが、そうでない方にとっては「トグルスイッチがあることはわかるがメモリにどうやってデータやプログラムを書くのか」疑問に思われるかもしれません。
そこでその仕組みを簡単に説明しておきます。
ＭＹＣＰＵ８０基板の右端に４ＰＤＩＰスイッチがあります。
その№４をＯＮにするとアドレスバス、データバスやその他の制御信号がＣＰＵ回路から切り離されて、アドレススイッチ、データスイッチやＷＲＩＴＥスイッチなどがアクティブになってメモリから値を読み出したり、書き込んだりすることができるようになります。
このときメモリから読み出された値は前回説明しましたようにデータスイッチのすぐ上側にある８個のＬＥＤ（ＤＡＴＡ ＢＵＳ）に表示されます。
プログラムを実行するときは「リセットスイッチを押しながら」上の写真のＢＵＳＲＱ（ＤＩＰＳＷの№４）をＯＦＦにしたのち、リセットスイッチから指を離します。
●［６］ＩＮＲ、ＤＣＲ回路
さて今回はＩＮＲ、ＤＣＲ回路の組立です。
基板左上部のＩＮＲ、ＤＣＲレジスタとフラグレジスタを実装します。
Ａレジスタの右側にも作業箇所があります。
今回は実装する部品の点数は比較的少ないです。
●ＩＮＲ命令のテスト
ＤＩＰＳＷの№４（ＢＵＳＲＱ）をＯＦＦにした状態で電源をＯＮにします。
テストの前に電源が入っていたらＤＩＰＳＷの№４（ＢＵＳＲＱ）をＯＦＦにした状態で数秒間電源をＯＦＦにしてから電源をＯＮにします。
こうすることでレジスタの値がＦＦになります（回路の状態でそうならないこともあります）。
ＭＹＣＰＵ８０操作説明書にあるＩＮＲ命令のテストプログラムをメモリに書いて実行します。
下のリストがＩＮＲテストプログラムです。
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｌ、Ａレジスタをインクリメントしてホルトするだけの簡単なプログラムです。
００００ ０４ ＩＮＲ Ｂ
０００１ ０Ｃ ＩＮＲ Ｃ
０００２ １４ ＩＮＲ Ｄ
０００３ １Ｃ ＩＮＲ Ｅ
０００４ ２４ ＩＮＲ Ｈ
０００５ ２Ｃ ＩＮＲ Ｌ
０００６ ３Ｃ ＩＮＲ Ａ
０００７ ７６ ＨＬＴ
|
プログラムを実行しました。
レジスタの値がＦＦから＋１されて００になりました。
このとき基板上部のフラグレジスタも変化します。
その部分を拡大しました。
左からＳ（サインフラグ）、Ｚ（ゼロフラグ）、Ｈ（ハーフキャリーフラグ）、Ｐ（パリティフラグ）、Ｃ（キャリーフラグ）です。
ＩＮＲ、ＤＣＲ命令ではキャリーフラグは変化しません（命令実行前の状態をそのまま維持します）。
８０８０ではパリティフラグは結果の値によって変化しますがＭＹＣＰＵ８０ではパリティフラグも変化しません（この文を書いたときには「変化しない」と思ったのですが、それが間違いだったことがこのあとでわかることになります）。
サインフラグは結果が負（ＦＦ～８０）の時に１になります（点灯します）。
結果が正またはゼロ（７Ｆ～００）のときは０になります（消灯します）。
ゼロフラグは結果が００のときに１になります。
ハーフキャリーフラグはビット３からの桁上げ（またはビット４からのボロー）があったときに１になります。
上の状態でリセットスイッチを押して離すとプログラムが一度だけ実行されてホルトするので、レジスタの値が＋１されます。
各レジスタの値が０１になりました。
Ｚ（ゼロ）フラグとＨ（ハーフキャリー）フラグが消灯しました。
もう一度リセットスイッチを押して離しました。
レジスタの値が０２になりました。
もう一度リセットスイッチを押して離しました。
レジスタの値が０３になりました。
●ＤＣＲ命令のテスト
今度はＤＣＲ命令のテストです。
ＭＹＣＰＵ８０操作説明書にあるＤＣＲ命令のテストプログラムをメモリに書いて実行します。
下のリストがＤＣＲテストプログラムです。
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｌ、Ａレジスタをデクリメントしてホルトするだけの簡単なプログラムです。
００００ ０５ ＤＣＲ Ｂ
０００１ ０Ｄ ＤＣＲ Ｃ
０００２ １５ ＤＣＲ Ｄ
０００３ １Ｄ ＤＣＲ Ｅ
０００４ ２５ ＤＣＲ Ｈ
０００５ ２Ｄ ＤＣＲ Ｌ
０００６ ３Ｄ ＤＣＲ Ａ
０００７ ７６ ＨＬＴ
|
プログラムを実行しました。
さきほどのＩＮＲ命令のテストでレジスタの値が０３だったところでＤＣＲ命令を実行しましたから－１されて０２になりました。
一度リセットスイッチを押して離しました。
レジスタの値が０１になりました。
もう一度リセットスイッチを押して離しました。
レジスタの値が００になりました。
基板上部のフラグレジスタのＺ（ゼロ）フラグが点灯しました。
もう一度リセットスイッチを押して離しました。
００から－１したのでレジスタの値はＦＦ（－１）になりました。
フラグレジスタのＺ（ゼロ）フラグが消灯して、Ｓ（サイン）フラグが点灯しました。
Ｈ（ハーフキャリー）フラグも点灯しています。
●ＩＮＲレジスタがおかしい？
ＨＰに写真を載せるために整理をしていて、おかしいことに気が付きました。
基板左上部のＩＮＲレジスタのＬＥＤが全く点灯していません。
ＭＹＣＰＵ８０の回路では各レジスタはただのレジスタでＩＮＲ、ＤＣＲの機能はありません。
それではどうやってレジスタのＩＮＲ、ＤＣＲをしているかといいますと、命令の対象となるレジスタから一旦ＩＮＲレジスタに値を送って、そこでＩＮＲまたはＤＣＲを実行して、それから結果の値をもとのレジスタに送っているのです。
その動作から考えると、ＩＮＲレジスタに値が表示されないはずはありません。
さては？
と思ってそのあたりの配線を調べてみましたら。
またしても配線ミス（配線忘れ）がみつかりました。
上の写真のように追加配線をしてから、もう一度ＩＮＲプログラムを実行してみました。
おお。
ＩＮＲレジスタのＬＥＤも表示されるようになりました。
ところがこの写真を見ていて、またしても「あれ？」というところに気が付きました。
さっきまでずっと点灯していたパリティフラグが消えている？
えっ？
パリティフラグ？
ずっと上のところで「ＭＹＣＰＵ８０ではパリティフラグは変化しません」と書きました。
しかしよくよく考えてみたら、変化しないパリティフラグをＬＥＤ表示しているのはおかしい？
実はＭＹＣＰＵ８０付属の８０８０命令書にそのように書いていましたので、そのように書いたのですけれど。
うむむ。
ひょっとするとパリティフラグ回路は生きているのではあるまいか？
そこで過去記事を調べてみましたら。
ちゃんと書いておりました。
［第２５９回］でパリティフラグ回路を復活させたと書いておりました。
うーん。
そういうことだったか。
それにしても、上で修正した回路はただのＬＥＤの表示回路だったのですけれど、どうしてパリティ回路に影響したのでしょう？
ちょいと謎です。
それはそれとしまして、そういうことになりますとパリティフラグについても動作を確認しておかなければいけませんでしょう。
あ。
申し訳ありません。
そういう次第でＭＹＣＰＵ８０付属の８０８０命令説明書のパリティフラグについての記載は間違っております（なるべく早い機会に訂正しておくことにいたします）。
●パリティフラグの確認
８０８０では計算の結果の８ビットの値の１のビットの数が偶数のときにパリティフラグが１になります。
そのことを今回のＩＮＲ命令のテストで確認してみます。
まずは電源をＯＮしたときの初期状態です。
ＩＮＲレジスタはクリアされずに意味のない値が表示されています。
そのほかのレジスタの値はＦＦです。
フラグレジスタも全フラグが１になっています。
パリティフラグの確認のため、ＩＮＲ命令のテストプログラムを続けて実行します。
最初に実行するとレジスタの値は００になりました。
Ｓ（サイン）フラグ以外は１になりました。
ビット１の数が０のときもパリティフラグは１になります（点灯します）。
レジスタの値が０１なので、パリティフラグは消灯しました。
レジスタの値が０２のときも、１のビットの数は１（奇数）なのでパリティフラグは０になります（消灯します）。
レジスタの値が０３のときはパリティフラグが１になります。
レジスタの値が０４のときパリティフラグは０になります。
レジスタの値が０５のときパリティフラグは１になります。
レジスタの値が０６のときパリティフラグは１になります。
レジスタの値が０７のときパリティフラグは０になります。
レジスタの値が０８のときパリティフラグは０になります。
レジスタの値が０９のときパリティフラグは１になります。
レジスタの値が０Ａのときパリティフラグは１になります。
レジスタの値が０Ｂのときパリティフラグは０になります。
おお。
正しく動作しているようです。
このあとメモリに対するインクリメント命令（ＩＮＲ Ｍ）、デクリメント命令（ＤＣＲ Ｍ）についてもテストしましたが、長くなってしまいますから省略します。
また写真は撮りませんでしたが、ＤＣＲ命令についてもＩＮＲレジスタ、パリティフラグともに正しく動作、表示が行なわれることも確認しました。
ＴＴＬでＣＰＵをつくろう！［第８４５回］
２０１８．２．１９ｕｐｌｏａｄ
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